Cet article est initialement paru dans Universe Today en juillet 2012, mais il a été mis à jour avec une vidéo associée.
La planète Mars est l’un des objets les plus brillants du ciel nocturne, facilement visible à l’œil nu comme une étoile rouge vif. Tous les deux ans environ, Mars et la Terre atteignent leur point le plus proche, appelé « opposition », lorsque Mars peut être aussi proche que 55 000 000 km de la Terre. Et tous les deux ans, les agences spatiales profitent de cet alignement orbital pour envoyer des vaisseaux spatiaux vers la planète rouge. Combien de temps faut-il pour se rendre sur Mars ?
La durée totale du voyage de la Terre à Mars prend entre 150 et 300 jours, en fonction de la vitesse du lancement, de l’alignement de la Terre et de Mars, et de la longueur du trajet que le vaisseau spatial effectue pour atteindre sa cible. Cela dépend vraiment de la quantité de carburant que vous êtes prêt à brûler pour y arriver. Plus de carburant, temps de voyage plus court.
Histoire du voyage vers Mars:
Le premier vaisseau spatial à avoir fait le voyage de la Terre vers Mars était Mariner 4 de la NASA, qui a été lancé le 28 novembre 1964 et est arrivé sur Mars le 14 juillet 1965, prenant avec succès une série de 21 photographies. La durée totale du vol de Mariner 4 était de 228 jours.
La mission réussie suivante vers Mars était Mariner 6, qui a explosé le 25 février 1969 et a atteint la planète le 31 juillet 1969 ; une durée de vol de seulement 156 jours. La réussite de Mariner 7 n’a nécessité que 131 jours pour faire le voyage.
Mariner 9, le premier engin spatial à se mettre avec succès en orbite autour de Mars a été lancé le 30 mai 1971 et est arrivé le 13 novembre 1971 pour une durée de 167 jours. C’est le même schéma qui s’est maintenu pendant plus de près de 50 ans d’exploration de Mars : environ 150 à 300 jours.
Voici quelques autres exemples :
- Viking 1 (1976) – 335 jours
- Viking 2 (1976) – 360 jours
- Mars Reconnaissance Orbiter (2006) – 210 jours
- Phoenix Lander (2008) – 295 jours
- Curiosity Lander (2012) – 253 jours
Pourquoi est-ce si long ?:
Lorsque l’on considère que Mars n’est qu’à 55 millions de km de distance et que les engins spatiaux se déplacent à plus de 20 000 km/h, on pourrait s’attendre à ce que les engins fassent le voyage en 115 jours environ, mais cela prend beaucoup plus de temps. Cela s’explique par le fait que la Terre et Mars sont toutes deux en orbite autour du Soleil. Vous ne pouvez pas pointer directement vers Mars et commencer à lancer vos fusées, car le temps que vous arriviez, Mars se serait déjà déplacée. Au lieu de cela, les engins spatiaux lancés depuis la Terre doivent être pointés vers l’endroit où Mars va se trouver.
L’autre contrainte est le carburant. Encore une fois, si vous disposiez d’une quantité illimitée de carburant, vous pointeriez votre vaisseau spatial vers Mars, tireriez vos fusées jusqu’à la moitié du voyage, puis feriez demi-tour et décéléreriez pour la dernière moitié du voyage. Vous pourriez réduire votre temps de voyage à une fraction du taux actuel – mais vous auriez besoin d’une quantité impossible de carburant.
Comment se rendre sur Mars avec le moins de carburant:
La principale préoccupation des ingénieurs est de savoir comment amener un vaisseau spatial sur Mars, avec le moins de carburant possible. Les robots ne se soucient pas vraiment de l’environnement hostile de l’espace, il est donc logique de diminuer les coûts de lancement de la fusée autant que possible.
Les ingénieurs de la NASA utilisent une méthode de voyage appelée orbite de transfert de Hohmann – ou orbite de transfert d’énergie minimale – pour envoyer un engin spatial de la Terre vers Mars avec le moins de carburant possible. La technique a été proposée pour la première fois par Walter Hohmann qui a publié la première description de la manœuvre en 1925.
Au lieu de pointer votre fusée directement vers Mars, vous boostez l’orbite de votre vaisseau spatial afin qu’il suive une orbite plus grande autour du Soleil que celle de la Terre. Cette orbite finira par croiser l’orbite de Mars – au moment exact où Mars s’y trouve aussi.
Si vous devez effectuer un lancement avec moins de carburant, vous mettez simplement plus de temps à élever votre orbite, et vous augmentez le trajet vers Mars.
Autres idées pour diminuer le temps de voyage vers Mars :
Bien qu’il faille une certaine patience pour attendre qu’un vaisseau spatial voyage 250 jours pour atteindre Mars, nous pourrions vouloir une méthode de propulsion complètement différente si nous envoyons des humains. L’espace est un lieu hostile, et les radiations de l’espace interplanétaire pourraient constituer un risque à long terme pour la santé des astronautes humains. Les rayons cosmiques de fond infligent un barrage constant de radiations cancérigènes, mais il existe un risque plus important de tempêtes solaires massives, qui pourraient tuer des astronautes non protégés en quelques heures. Si vous pouvez diminuer la durée du voyage, vous réduisez le temps pendant lequel les astronautes se font bombarder de radiations, et vous minimisez la quantité de fournitures qu’ils doivent emporter pour un voyage de retour.
Voir nucléaire:
Une idée est celle des fusées nucléaires, qui chauffent un fluide de travail – comme l’hydrogène – à des températures intenses dans un réacteur nucléaire, puis le font sortir par une tuyère de fusée à des vitesses élevées pour créer une poussée. Les combustibles nucléaires étant beaucoup plus denses en énergie que les fusées chimiques, on peut obtenir une vitesse de poussée plus élevée avec moins de combustible. Il est proposé qu’une fusée nucléaire puisse diminuer le temps de voyage jusqu’à environ 7 mois
Voir magnétique :
Une autre proposition est une technologie appelée la fusée magnétoplasma à impulsion spécifique variable (ou VASIMR). Il s’agit d’un propulseur électromagnétique qui utilise des ondes radio pour ioniser et chauffer un agent propulseur. Cela crée un gaz ionisé appelé plasma qui peut être propulsé magnétiquement à l’arrière du vaisseau spatial à des vitesses élevées. L’ancien astronaute Franklin Chang-Diaz est le pionnier du développement de cette technologie, et un prototype devrait être installé sur la Station spatiale internationale pour l’aider à maintenir son altitude au-dessus de la Terre. Lors d’une mission vers Mars, une fusée VASIMR pourrait réduire la durée du voyage à 5 mois.
Voir l’antimatière :
Peut-être l’une des propositions les plus extrêmes serait d’utiliser une fusée à antimatière. Créée dans les accélérateurs de particules, l’antimatière est le carburant le plus dense que vous puissiez utiliser. Lorsque des atomes de matière rencontrent des atomes d’antimatière, ils se transforment en énergie pure, comme le prédit la célèbre équation d’Albert Einstein : E = mc2. Il suffirait de 10 milligrammes d’antimatière pour propulser une mission humaine vers Mars en 45 jours seulement. Mais voilà, produire même cette quantité minuscule d’antimatière coûterait environ 250 millions de dollars.
Futures missions vers Mars:
Même si des technologies incroyables ont été proposées pour réduire le temps de voyage vers Mars, les ingénieurs utiliseront les méthodes éprouvées consistant à suivre des orbites de transfert d’énergie minimale à l’aide de fusées chimiques. La mission MAVEN de la NASA sera lancée en 2013 en utilisant cette technique, tout comme les missions ExoMars de l’ESA. Il faudra peut-être attendre quelques décennies avant que les autres méthodes ne deviennent des techniques courantes.
Recherche plus approfondie :
Information sur les orbites interplanétaires – NASA
7 minutes de terreur – Le défi de l’atterrissage sur Mars
Proposition de la NASA pour un moteur de fusée nucléaire
Orbites de transfert de Hohmann – Université d’État de l’Iowa
Transferts minimaux et orbites interplanétaires
Nouveau vaisseau spatial antimatière amélioré pour les missions sur Mars – NASA
Astronomy Cast Episode 84 : Faire le tour du système solaire
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Cet article est initialement paru dans Universe Today en juillet 2012, mais il a été mis à jour avec une vidéo associée.
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